JP7192481B2 - モータ装置、モータ制御装置及び弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ装置、モータ制御装置及び弁装置に関する。

駆動源に電動モータを用いるモータ装置において、モータ装置の出力部に駆動側及び従動側の各回転体を互いに非接触で駆動連結する磁気継手（いわゆるマグネットカップリング）を備えるものがある。磁気継手は、駆動側及び従動側の各回転体にそれぞれ磁石を有し、互いの磁気吸引力による連結にて駆動側及び従動側の各回転体が連れ回りするものである（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４－１２５９９１号公報

ところで、磁気継手においては、駆動側及び従動側の各回転体の磁気連結であることから駆動伝達の際に各回転体間で位相ずれを伴うが、想定以上に各回転体間に位相ずれが生じたり、状況によっては脱調したりする懸念がある。そのため、駆動側及び従動側の各回転体の回転位置を検出する回転検出センサをそれぞれの回転体に対して設置し、各回転体間の位相ずれを検出し、モータの駆動制御に反映することが行われている。

しかしながら、駆動側及び従動側の各回転体に対して回転検出センサをそれぞれ設置することは、部品点数や組付工数、設置スペース等、煩雑な問題が生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動伝達経路上に用いた磁気継手の駆動側及び従動側の各回転体間の位相ずれを好適に検出し、モータの駆動制御を行うことを可能としたモータ装置、モータ制御装置及び弁装置を提供することにある。

上記課題を解決するモータ装置は、駆動電流（Ｉｍ）の供給に基づいて回転駆動するモータ（４２）と、前記モータ側の駆動側回転体（６３）と負荷側の従動側回転体（６５）とを非接触で磁気的連結し、前記モータ側から負荷側に駆動伝達する磁気継手（４４）と、前記モータに供給する前記駆動電流の検出に基づき、前記駆動電流を通じて前記モータの駆動制御を行う制御装置（４５，１０１，１０２）とを備えるモータ装置（３２）であって、前記制御装置は、前記駆動電流を検出する電流検出部（１０３）を含み、前記駆動電流と相関を有する前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との位相ずれ（Δθ）をも前記駆動電流から検出し、前記位相ずれの検出を含めた前記モータの駆動制御を行うように構成された。

上記課題を解決するモータ制御装置は、駆動電流（Ｉｍ）の供給に基づいて回転駆動するモータ（４２）と、前記モータ側の駆動側回転体（６３）と負荷側の従動側回転体（６５）とを非接触で磁気的連結し、前記モータ側から負荷側に駆動伝達する磁気継手（４４）とを含むモータ装置（３２）に対し、前記モータに供給する前記駆動電流の検出に基づき、前記駆動電流を通じて前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置（４５，１０１，１０２）であって、前記駆動電流を検出する電流検出部（１０３）を含み、前記駆動電流と相関を有する前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との位相ずれ（Δθ）をも前記駆動電流から検出し、前記位相ずれの検出を含めた前記モータの駆動制御を行うように構成された。

上記課題を解決する弁装置は、駆動電流（Ｉｍ）の供給に基づいて回転駆動するモータ（４２）と、前記モータ側の駆動側回転体（６３）と負荷側の従動側回転体（６５）とを非接触で磁気的連結し、前記モータ側から負荷側に駆動伝達する磁気継手（４４）と、前記モータに供給する前記駆動電流の検出に基づき、前記駆動電流を通じて前記モータの駆動制御を行う制御装置（４５，１０１，１０２）とを備えるモータ装置（３２）と、冷凍サイクル装置（１０）の冷媒循環回路（１３）に設けられ、前記磁気継手を経て出力される駆動力に基づいて駆動される弁（１８）とを備え、前記制御装置による前記駆動電流を通じての前記モータの駆動制御にて前記弁の制御を行う弁装置（３０）であって、前記制御装置は、前記駆動電流を検出する電流検出部（１０３）を含み、前記駆動電流と相関を有する前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との位相ずれ（Δθ）をも前記駆動電流から検出し、前記位相ずれの検出を含めた前記モータの駆動制御を行うように構成された。

上記各態様によれば、磁気継手の駆動側及び従動側の各回転体間の位相ずれがこれと相関を有するモータの駆動電流から検出され、位相ずれの検出を含めてモータの駆動制御が行われる。つまり、磁気継手の位相ずれの検出がモータ制御上必須であるモータの駆動電流から好適に検出でき、磁気継手の各回転体の回転位置を検出する回転検出センサ等が不要な構成にて実現可能である。

一実施形態の弁装置を備える冷凍サイクル装置を示す概略構成図。 弁装置の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は弁装置全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ－Ｉ断面図。 モータ、減速機構及び磁気継手を含むモータ装置の詳細構成を示す断面図。 減速機構及び磁気継手を示す構成図であり、（ａ）は減速機構及び磁気継手の駆動側を説明するための構成図、（ｂ）は磁気継手の従動側を説明するための構成図。 モータ装置の電気的構成を示すブロック図。 磁気継手の位相ずれとモータの駆動電流との相関を示す説明図。

以下、弁装置の一実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、ヒートポンプサイクル装置であって、ハイブリッド車やＥＶ車等の電動車両の空気調和機に用いられる。空気調和機は、エバポレータ１１にて冷却した空気を車室内に送風する冷房モードと、ヒータコア１２にて加温した空気を車室内に送風する暖房モードとが切替え可能に構成されている。すなわち、冷凍サイクル装置１０の冷媒循環回路１３は、冷房モードに対応した循環回路である冷房循環経路βと、暖房モードに対応した循環回路である暖房循環経路αとが切替え可能に構成されている。なお、冷凍サイクル装置１０の冷媒循環回路１３に流通させる冷媒としては、例えばＨＦＣ系冷媒やＨＦＯ系冷媒を用いることができる。また、冷媒には、コンプレッサ１５の潤滑用のオイルが含まれることが好ましい。

冷凍サイクル装置１０は、冷媒循環回路１３において、上記エバポレータ１１の他、コンプレッサ１５と、水冷コンデンサ１６と、熱交換器１７と、膨張弁１８（後述の膨張弁装置３０に含む）とを備える。

コンプレッサ１５は、気相冷媒を吸引して圧縮し、この圧縮にて高温高圧とした気相冷媒を水冷コンデンサ１６側に吐出する電動式の圧縮機である。コンプレッサ１５から吐出された高温高圧の気相冷媒は、水冷コンデンサ１６に流入する。コンプレッサ１５の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構やベーン型圧縮機構等の各種の圧縮機構を用いることができる。また、コンプレッサ１５は、冷媒吐出能力が制御されるようになっている。

水冷コンデンサ１６は、冷媒循環回路１３に設けられた第１熱交換部１６ａと、この冷媒系とは別の冷却水系の冷却水循環回路１４上に設けられた第２熱交換部１６ｂとを一体的に備え、第１熱交換部１６ａと第２熱交換部１６ｂとの間で熱交換を行う熱交換器である。なお、冷却水循環回路１４上には、上記ヒータコア１２が設けられている。水冷コンデンサ１６は、第１熱交換部１６ａ内を流れる気相冷媒と第２熱交換部１６ｂ内を流れる冷却水との間で熱交換させる。すなわち、水冷コンデンサ１６では、第１熱交換部１６ａ内の気相冷媒の熱によって第２熱交換部１６ｂ内の冷却水が加熱される一方、第１熱交換部１６ａ内の気相冷媒が冷却されるようになっている。水冷コンデンサ１６の第１熱交換部１６ａを通過した気相冷媒は、熱交換器１７に流入する。

熱交換器１７は、車両前方側に配置されて、熱交換器１７の内部を流通する冷媒と外気との間で熱交換を行う。熱交換器１７は、第１熱交換部２１と、過冷却器として機能する第２熱交換部２２とを一体的に備える。第１及び第２熱交換部２１，２２には、貯液器２３が連結されている。貯液器２３には、統合弁装置２４が組付けられている。第１熱交換部２１の流入路２１ａ及び流出路２１ｂは、統合弁装置２４と連通されている。また、第２熱交換部２２の流入路２２ａは、貯液器２３及び統合弁装置２４と連通されている。

第１熱交換部２１は、内部に流通する冷媒の温度に応じて選択的に凝縮器及び蒸発器として機能する。貯液器２３は、気相冷媒と液相冷媒とを分離し、この分離した液相冷媒を貯留する。第２熱交換部２２は、貯液器２３から流入した液相冷媒と外気との間の熱交換を行うことで液相冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高め、熱交換後の冷媒を膨張弁１８側に供給可能とする。

統合弁装置２４は、貯液器２３内に配置される弁本体部２５と、弁本体部２５を駆動させるための駆動源である電動モータ２６とを備える電動式の弁装置である。電動モータ２６の一例は、ステッピングモータである。統合弁装置２４は、暖房モード時において、水冷コンデンサ１６の第１熱交換部１６ａと第１熱交換部２１の流入路２１ａとを連通させるとともに、第１熱交換部２１の流出路２１ｂを直接的にコンプレッサ１５と連通させる。したがって、暖房モード時には、暖房循環経路αを通じた冷媒の循環が行われるようになる。また、統合弁装置２４は、冷房モード時において、水冷コンデンサ１６の第１熱交換部１６ａと第１熱交換部２１の流入路２１ａとを連通させるとともに、流出路２１ｂを第２熱交換部２２の流入路２２ａと連通させ、第２熱交換部２２を膨張弁１８及びエバポレータ１１を介してコンプレッサ１５と連通させる。したがって、冷房モード時には、冷房循環経路βを通じた冷媒の循環が行われるようになる。停止時における統合弁装置２４は、いずれの流路も閉弁状態とする。すなわち、統合弁装置２４は、電動モータ２６の駆動により弁本体部２５を動作させて、停止、暖房モード及び冷房モードの各状態に合った動作の切替えを行っている。

膨張弁１８は、熱交換器１７から供給された液相冷媒を減圧膨張させる弁であり、弁本体部である膨張弁１８を含む電動式の弁装置（以下、「膨張弁装置３０」という）として一体的に構成されている。膨張弁装置３０は、膨張弁１８を駆動させるための駆動源である電動モータ４２を備える（図２及び図３参照）。膨張弁１８は、低温高圧状態の液相冷媒を減圧してエバポレータ１１に供給する。

エバポレータ１１は、冷房モード時において送風空気を冷却する蒸発器として機能する熱交換器である。膨張弁１８からエバポレータ１１に供給された液相冷媒は、エバポレータ１１周辺の空気と熱交換を行う。この熱交換によってエバポレータ１１内の液相冷媒が気化し、エバポレータ１１の周辺空気が冷却される。その後、エバポレータ１１内で気化した気相冷媒は、コンプレッサ１５にて吸引されて再び圧縮される。

次に、本実施形態の膨張弁装置３０について説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、膨張弁装置３０は、基台ブロック３１内に構成される膨張弁１８と、基台ブロック３１に対して固定されて膨張弁１８を駆動する駆動装置３２とを備える。

膨張弁装置３０の基台ブロック３１は、第２熱交換部２２側からエバポレータ１１側に冷媒を流入させる流入路３１ａと、エバポレータ１１側からコンプレッサ１５に冷媒を流出させる流出路３１ｂとを備えている。流入路３１ａ及び流出路３１ｂは、大凡互いに平行に延びる断面円形の通路形状をなしている。基台ブロック３１の形状の一例は、直方体である。駆動装置３２が固定される一面を上面３１ｘとした場合、流入路３１ａ及び流出路３１ｂは、一方側の側面３１ｙ１からその反対側の側面３１ｙ２に向けて貫通して形成されている（流入路３１ａ側のみ図２（ｂ）にて図示）。なお、以下の説明では、基台ブロック３１側が膨張弁装置３０の下側、駆動装置３２側が膨張弁装置３０の上側とする。

基台ブロック３１には、流入路３１ａの延びる方向と直交する上下方向に延びる縦通路３１ｃが流入路３１ａの途中に設けられている。基台ブロック３１には、縦通路３１ｃの上側と連通する、弁体３３を収容する弁収容空間として機能する弁収容穴３１ｄが設けられている。弁収容穴３１ｄの断面形状は、円形である。弁収容穴３１ｄ内には、弁体３３が収容されている。弁体３３は、下方に向けられた先端部３３ａが尖った針状のニードル弁である。膨張弁１８は、弁体３３が上下方向に沿って進退することで、先端部３３ａが縦通路３１ｃの開口部３１ｃ１を開閉し、流入路３１ａ側の冷媒の流通を許容又は遮断し、更にはその流量を調整する。

弁体３３は、上記先端部３３ａの他、中間部に雄ネジ部３３ｂと、基端部に磁気継手４４を構成する出力側回転体６５と連結するための連結部３３ｃとを備える。雄ネジ部３３ｂは、弁収容穴３１ｄの内周面に形成された雌ネジ部３１ｅと螺合し、弁体３３自身の回転を弁体３３の軸方向、すなわち上下方向への直動動作に変換する。連結部３３ｃは、出力側回転体６５からの回転動作を弁体３３に伝達し、弁体３３の直動動作が可能となるように出力側回転体６５と連結する。なお、出力側回転体６５は、弁収容穴３１ｄの上端と連通する回転体収容凹部３１ｆに収容されている。

基台ブロック３１の上面３１ｘには、出力側回転体６５を収容した状態での回転体収容凹部３１ｆの開口部３１ｇを閉塞するための閉塞板３４が固定されている。閉塞板３４は、非磁性金属製（例えばＳＵＳ製）で平板形状をなしている。閉塞板３４と基台ブロック３１の上面３１ｘとの間には、開口部３１ｇの周囲を囲む態様の環状溝３１ｈに装着される環状のシール部材３５が介在されている。つまり、閉塞板３４とシール部材３５とによって基台ブロック３１の開口部３１ｇは液密に閉塞され、基台ブロック３１から駆動装置３２側等の外部に冷媒が漏出しないように封止されている。

駆動装置３２は、一部が閉塞板３４を介在する態様にて基台ブロック３１の上面３１ｘに図示略の取付ネジにて固定されている。なお、厳密には、駆動装置３２を構成する磁気継手４４の出力側回転体６５は、閉塞板３４から弁体３３側の取付けとなる。駆動装置３２は、上面に開口部４０ａを有するハウジング４０と、ハウジング４０の開口部４０ａを閉塞するカバー４１とを備える。ハウジング４０の内部には、電動モータ４２と、減速機構４３と、減速機構４３の出力部として機能する磁気継手４４と、制御回路基板４５と、温度圧力検出体４６とが収容されている。駆動装置３２は、電動モータ４２を駆動源とするモータ装置である。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図３に示すように、駆動装置３２内の電動モータ４２、減速機構４３及び磁気継手４４は、膨張弁１８の弁体３３よりも上方において上下方向に並ぶようにして配置され、これらの内で最も上側に電動モータ４２が配置されている。なお、図２は、電動モータ４２、減速機構４３及び磁気継手４４の構成を概略的に示しているのに対し、図３は、それらの詳細な構成を示している。そのため、図２において誇張又は簡略化している部分があるため、同部材であっても図３と形状等で相違する場合がある。

図３に示すように、本実施形態の電動モータ４２は、ステッピングモータにて構成されている。電動モータ４２は、下底が開口する有底円筒状のモータケース５０の内周面に対し、上下方向でもある軸方向に積層する態様をなして固定される二相駆動用のステータ５１ａ，５１ｂを備える。ステータ５１ａ，５１ｂは、ともに円環状をなして内周部に爪状磁極（クローポール）５１ｘを有し、更に内側にロータ５２が回転可能に収容されている。

ロータ５２は、回転軸５３と、回転軸５３に固定されるロータ本体部５４と、ロータ本体部５４の外周面に固定される界磁用磁石５５とを備え、これらは一体的に回転するように構成されている。回転軸５３の上端部はモータケース５０の底部中央に設けた軸受５６にて軸支されるとともに、回転軸５３の下端部は上記閉塞板３４に設けた軸受５７にて軸支され、回転軸５３は膨張弁１８の弁体３３と同軸心上に位置している。つまり、回転軸５３の中心軸心と弁体３３の中心軸心とが基準軸心Ｌ１上となる配置としている（図２参照）。なお、回転軸５３の下端部を軸支する軸受５７部分における閉塞板３４には開口が形成されず、閉塞板３４による液密な仕切り構造は維持されている。

また、ロータ５２のロータ本体部５４は、細長な円柱形状をなしてモータケース５０よりも軸方向に若干長く、モータケース５０の下端の開口部５０ａよりも下方に突出している。界磁用磁石５５は、軸方向に積層されるステータ５１ａ，５１ｂと軸方向における長さが同じであり、ステータ５１ａ，５１ｂの爪状磁極５１ｘと径方向に間隔を有して対向する。そして、ステータ５１ａ，５１ｂのコイル５１ｙに通電がなされると爪状磁極５１ｘにおいて周方向に回転磁界が生じ、界磁用磁石５５との間の吸引力や反発力を受けてロータ５２が回転するようになっている。

モータケース５０は、下端の開口部５０ａに支持部材５８の環状凸部５８ａが内嵌した状態で支持部材５８により支持されている。支持部材５８は、環状凸部５８ａの下端部から径方向外側にフランジ状に延びるベース部５８ｂを有している。ベース部５８ｂは、固定ブロック５９の上面に載置されている。ベース部５８ｂは、同ベース部５８ｂの上面側から固定ブロック５９及び閉塞板３４を介して基台ブロック３１に挿通された取付ネジ６０によって基台ブロック３１に締付け固定されている。これにより、基台ブロック３１に対する電動モータ４２の固定が行われ、電動モータ４２の固定とともに閉塞板３４の固定も行われる。

ロータ５２は、ロータ本体部５４の下端部に偏心軸部６１を一体的に備えている。偏心軸部６１は、基準軸心Ｌ１から径方向にオフセットした偏心軸心Ｌ２を中心軸心とし、偏心軸心Ｌ２を中心とした円柱状に構成されている。偏心軸部６１の中心軸心である偏心軸心Ｌ２の基準軸心Ｌ１からの偏心量Ｄ１は、減速機構４３の外側環状ギヤ６２の内歯６２ａ（又は内側転動ギヤ６３の外歯６３ａ）の高さＤ２の略１／２に相当する。偏心軸部６１は、電動モータ４２（ロータ５２）にて生じる回転駆動力を減速機構４３に入力する。

図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、本実施形態の減速機構４３は、サイクロイド減速機にて構成されている。減速機構４３は、不動とされた固定ブロック５９に一体的に形成される円環状の外側環状ギヤ６２と、外側環状ギヤ６２の内径よりも外径が小さく歯数が少ない円板状の内側転動ギヤ６３とを備え、外側環状ギヤ６２の内側で内側転動ギヤ６３が噛み合って公転かつ自転することで減速されるギヤ構成となっている。本実施形態の減速機構４３は、外側環状ギヤ６２の内周部に設けた内歯６２ａの数が「３３」、内側転動ギヤ６３の外周部に設けた外歯６３ａの数が外側環状ギヤ６２の歯数よりも１つ少ない「３２」に設定され、減速比は「３２：１」に設定されている。内側転動ギヤ６３の３２回転の公転が１回転の自転に減速変換される。減速比「３２：１」は一例である。

減速機構４３の外側環状ギヤ６２及び内側転動ギヤ６３と、回転軸５３、偏心軸部６１及び弁体３３との配置関係において、外側環状ギヤ６２については、自身の中心軸心が回転軸５３及び弁体３３の中心軸心と同様に基準軸心Ｌ１上となる配置としている。一方、内側転動ギヤ６３は、中心部に設けた連結筒部６３ｂがボール軸受６４を介して偏心軸部６１に固定され、偏心軸部６１に対して相対回転可能に連結している（図３参照）。内側転動ギヤ６３については、自身の中心軸心が偏心軸部６１の中心軸心と同様に偏心軸心Ｌ２上となる配置、すなわち基準軸心Ｌ１とは偏心した位置での配置となっている。また、連結筒部６３ｂの内側には、偏心軸部６１から下方に突出する回転軸５３の下端部が挿通している。

このような減速機構４３は、電動モータ４２による偏心軸部６１の回転駆動の入力に基づいて内側転動ギヤ６３が基準軸心Ｌ１周りに公転すると、偏心軸部６１に対してボール軸受６４にて支持される内側転動ギヤ６３が偏心軸心Ｌ２周りに自転し、この内側転動ギヤ６３の自転が自身の公転よりも十分に減速されたものとなる。そして、内側転動ギヤ６３の自転、すなわち減速機構４３の減速出力は、減速機構４３の出力部を構成する磁気継手４４を介して取り出される。

磁気継手４４は、駆動側回転体として機能する内側転動ギヤ６３と、従動側回転体として機能する出力側回転体６５とを備える。本実施形態では、減速機構４３の内側転動ギヤ６３が磁気継手４４の駆動側回転体としても機能し、部品として一体的に構成されている。内側転動ギヤ６３と出力側回転体６５とは、互いに離間して非接触状態で磁気的に連結し、内側転動ギヤ６３の回転に伴って出力側回転体６５が連回りする。

内側転動ギヤ６３は、下面において、一定の所定幅Ｗをする円環状の永久磁石よりなる連結用磁石６６が取り付けられている。連結用磁石６６は、自身の中心軸心が内側転動ギヤ６３の中心軸心と同様に偏心軸心Ｌ２上となる配置としている。すなわち、連結用磁石６６についても内側転動ギヤ６３と同様、基準軸心Ｌ１とは偏心した位置での配置となっている。連結用磁石６６は、内側転動ギヤ６３の下面の取付溝６３ｃ内に収容されて、連結用磁石６６の下面と内側転動ギヤ６３の下面とが面一をなしている。連結用磁石６６は、周方向等角度間隔で例えば１０極の磁極部６６ａを有している。

出力側回転体６５は、円板状をなす回転体本体６５ａと、回転体本体６５ａの下面中央部にて下方に突出する連結筒部６５ｂとを備え、連結筒部６５ｂが弁収容穴３１ｄに固定されるボール軸受６７を介して軸支されている。出力側回転体６５（回転体本体６５ａ）は、自身の中心軸心が回転軸５３及び弁体３３の中心軸心と同様に基準軸心Ｌ１上となる配置としている。連結筒部６５ｂは、内側に弁体３３の連結部３３ｃが挿入され、一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に連結している。つまり、出力側回転体６５は、自身の回転動作を弁体３３に伝達するとともに、回転動作に伴う弁体３３の直動動作を許容する連結構造となっている。

出力側回転体６５は、上面において、内側転動ギヤ６３側に設けられる連結用磁石６６と同じ所定幅Ｗで一定の円環状をなす永久磁石よりなる連結用磁石６８が取り付けられている。この連結用磁石６８は、周方向等角度間隔で例えば１０極の磁極部６８ａを有し、連結用磁石６６と同一部品にて対応可能である。連結用磁石６８は、自身の中心軸心が出力側回転体６５の中心軸心と同様に基準軸心Ｌ１上となる配置としている。連結用磁石６８は、回転体本体６５ａの上面の取付溝６５ｃ内に収容されて、連結用磁石６８の上面と回転体本体６５ａの上面とが面一をなしている。

内側転動ギヤ６３と出力側回転体６５とは、軸方向において閉塞板３４を挟んで対向している。すなわち、連結用磁石６６を有する内側転動ギヤ６３の下面は、閉塞板３４と対向し、閉塞板３４を介して出力側回転体６５（回転体本体６５ａ）の上面と間接的に対向する。連結用磁石６８を有する出力側回転体６５（回転体本体６５ａ）の上面は、閉塞板３４と対向し、閉塞板３４を介して内側転動ギヤ６３の下面と間接的に対向する。そして、この閉塞板３４は非磁性金属製であることから、連結用磁石６６，６８間の異極同士の吸引力にて内側転動ギヤ６３と出力側回転体６５とが閉塞板３４を介在して磁気的に連結し、内側転動ギヤ６３の自転が出力側回転体６５側に伝達するようになっている。

本実施形態の磁気継手４４の駆動伝達においては、基準軸心Ｌ１を回転中心として回転する出力側回転体６５に対し、内側転動ギヤ６３が偏心軸心Ｌ２を自転中心かつ基準軸心Ｌ１を公転中心として偏心回転するものとなっている。つまり、内側転動ギヤ６３の公転軸心は、基準軸心Ｌ１である。個々の連結用磁石６６，６８についても連結用磁石６８に対して連結用磁石６６が偏心回転することになるが、相互間は機械的連結でない非接触な磁気的連結であることから、内側転動ギヤ６３から出力側回転体６５への駆動伝達は円滑に行われるものとなっている。

なお、内側転動ギヤ６３等が収容される側である減速機構４３及び電動モータ４２の内側空間６９と、出力側回転体６５等が収容される側である基台ブロック３１内の回転体収容凹部３１ｆを含む空間とは、閉塞板３４にて液密に仕切られている。つまり、出力側回転体６５が配置される空間は冷媒が存在する一方で、内側転動ギヤ６３やその他、減速機構４３及び電動モータ４２、ひいては制御回路基板４５及び温度圧力検出体４６についても、冷媒が存在する空間とは液密に仕切られた空間内に数多くの構成部品を配置することが可能である。しかもこの場合、平板状の内側転動ギヤ６３と、同じく平板状の出力側回転体６５（回転体本体６５ａ）とが軸方向に対向することで、平板状の閉塞板３４を用いた簡易な仕切り構造が可能である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電動モータ４２の上側のハウジング４０の開口部４０ａ付近には、制御回路基板４５が配置されている。制御回路基板４５は、電動モータ４２から延びる接続端子４２ｘと接続され、接続端子４２ｘを介して電動モータ４２に電源供給を行う。電動モータ４２は、制御回路基板４５からの電源供給に基づいて回転駆動が制御される。制御回路基板４５は、自身の板面方向が電動モータ４２の軸方向と直交する方向に沿うように配置され、また電動モータ４２と温度圧力検出体４６とに跨るようにして配置されている。

制御回路基板４５には、電動モータ４２が接続される側とは反対側にて、温度圧力検出体４６が接続されている。温度圧力検出体４６は、一方向に長い部品形状をなし、自身の長手方向が上下方向に沿うように配置、すなわち電動モータ４２の軸方向と平行となるように配置されている。温度圧力検出体４６は、下端部においてセンサＩＣ４６ａの検出面が少なくとも露出するように、また上端部からは接続端子４６ｘが外部に突出するように設けられており、それ以外の部分が樹脂モールドされてなる。なお、温度圧力検出体４６は、モールド部分の内部に、センサＩＣ４６ａからの信号を処理する処理ＩＣ等を備えていてもよい。

温度圧力検出体４６は、ハウジング４０の底面部から下方に突出する支持筒部４０ｃの内側に挿通されて保持されている。ここで、電動モータ４２は基台ブロック３１の流入路３１ａの上側、すなわち膨張弁１８上側に配置されているのに対し、温度圧力検出体４６は基台ブロック３１の流出路３１ｂ上に配置されている。支持筒部４０ｃは、基台ブロック３１の流出路３１ｂと連通するセンサ取付穴３１ｉに嵌挿されており、支持筒部４０ｃの下端部からは、温度圧力検出体４６の下端部が突出している。つまり、支持筒部４０ｃのセンサ取付穴３１ｉへの取付状態において、温度圧力検出体４６の下端部のセンサＩＣ４６ａが基台ブロック３１の流出路３１ｂ内に位置するようになっている。

なお、支持筒部４０ｃの下端部の内側面と温度圧力検出体４６の外側面との間にシール部材４７が設けられている。シール部材４７は、基台ブロック３１の流出路３１ｂ内の空間と、支持筒部４０ｃ内を通じたハウジング４０内の空間とを液密に仕切り、流出路３１ｂ内を流れる冷媒のハウジング４０内への浸入を防止する。また、支持筒部４０ｃの外側面には、自身の周囲を囲むように環状をなすシール部材４８が装着されており、センサ取付穴３１ｉの内側面との間にそのシール部材４８が介在するようになっている。シール部材４８は、流出路３１ｂ内を流れる冷媒の基台ブロック３１から外部への漏出を防止する。

温度圧力検出体４６は、上端部の接続端子４６ｘが制御回路基板４５と接続されている。そして、温度圧力検出体４６は、エバポレータ１１側から流出路３１ｂ内を流れる冷媒の温度及び圧力をセンサＩＣ４６ａが検出し、センサＩＣ４６ａからの各検出信号を接続端子４６ｘを介して制御回路基板４５に出力する。

ハウジング４０の開口部４０ａ付近の側面部には、コネクタ部４９が一体的に設けられている。コネクタ部４９は、接続端子４９ｘを有しており、接続端子４９ｘの基端部が制御回路基板４５と接続されている。コネクタ部４９は、自身の制御回路基板４５と、車両側に搭載の図５に示すバッテリＢＴや上位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と電気的な接続を図るために設けられている。

制御回路基板４５は、制御部１０１と駆動部１０２とを備える。制御部１０１は、制御ＩＣ等から構成され、バッテリＢＴに基づく動作電源の供給に基づいて動作する。制御部１０１は、上位ＥＣＵ１００側との信号の授受や温度圧力検出体４６からの検出信号を入力する。制御部１０１は、上位ＥＣＵ１００側との連携とともに、温度圧力検出体４６を介して得られる冷媒の温度及び圧力に基づき、駆動部１０２を通じて電動モータ４２への駆動電流Ｉｍを調整する。駆動部１０２は、半導体スイッチング素子を用いるブリッジ回路や電磁リレーを用いる回路等から構成される。駆動部１０２は、制御部１０１の制御に基づき、バッテリＢＴから電動モータ４２に供給する駆動電流Ｉｍを生成する。

また、電動モータ４２に供給する駆動電流Ｉｍは、制御部１０１に電流検出部１０３にて検出されている。電動モータ４２の駆動電流Ｉｍが流れる電路上、本実施形態では駆動部１０２と接地部位ＧＮＤとの間に設けられるシャント抵抗を検知器１０４とし、電流検出部１０３には、検知器１０４からの電圧信号が入力される。電流検出部１０３は、検知器１０４からの電圧信号に基づいて電動モータ４２の駆動電流Ｉｍを検出する。なお、駆動部１０２と電動モータ４２との間に設置する電流センサを検知器１０５とし、電流検出部１０３は、検知器１０５を介して電動モータ４２の駆動電流Ｉｍを検出する態様としてもよい。

ここで、本実施形態では、電動モータ４２から弁体３３までの駆動伝達経路上に、磁気継手４４が用いられている。磁気継手４４は、駆動側回転体である内側転動ギヤ６３と従動側回転体である出力側回転体６５との間を非接触で磁気的連結する構造であるため、駆動側及び従動側の両回転体間に位相ずれΔθが生じる。また、この位相ずれΔθは、電動モータ４２の駆動トルクが大きくなるにつれて大きくなる。つまり、電動モータ４２の駆動トルクと駆動電流Ｉｍとは相応するものであるため、図６に示すように、位相ずれΔθが大きくなるにつれて駆動電流Ｉｍも大きくなるといった相関関係にある。ちなみに、電動モータ４２の駆動トルクは、機械ロス等に対応する一定のベーストルクＴｂに、負荷を駆動するための負荷トルクＴａを加えたものである。

制御部１０１は、電動モータ４２の駆動電流Ｉｍを検出することで、モータ制御上必須の電流値の検出のみならず、磁気継手４４で生じる位相ずれΔθをも検出している。そして、制御部１０１は、磁気継手４４で生じる位相ずれΔθも含めて、駆動部１０２を通じての電動モータ４２の駆動電流Ｉｍの調整に反映する。このように制御部１０１及び駆動部１０２は、電動モータ４２に供給する駆動電流Ｉｍを通じて電動モータ４２の回転駆動を制御する。この電動モータ４２の駆動制御において、本実施形態の制御部１０１は磁気継手４４での位相ずれΔθを検出できるため、磁気継手４４での脱調防止を図りつつも、その時々で適切な駆動トルクが生じるように電動モータ４２の駆動制御を行うことが可能である。こうして、電動モータ４２の駆動制御にて膨張弁１８の弁体３３の進退位置が調整され、エバポレータ１１への冷媒の供給量の調整、すなわち冷房モードにおける空調制御が適切に行われるようになっている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）磁気継手４４の駆動側回転体である内側転動ギヤ６３と従動側回転体である出力側回転体６５との間の位相ずれΔθがこれと相関を有する電動モータ４２の駆動電流Ｉｍから検出され、位相ずれΔθの検出を含めて電動モータ４２の駆動制御、膨張弁１８の開閉制御が行われる。つまり、本実施形態では、磁気継手４４の位相ずれΔθの検出がモータ制御上必須である電動モータ４２の駆動電流Ｉｍから好適に検出でき、磁気継手４４の各回転体の回転位置を検出する回転検出センサ等が不要な構成として実現することができる。回転検出センサ等を別途用いない構成としたことで、駆動装置３２、ひいては膨張弁装置３０の部品点数や組付工数、設置スペース等、煩雑な問題を未然に防止することができる。

（２）減速機構４３は、外側環状ギヤ６２の内側で内側転動ギヤ６３が基準軸心Ｌ１周りで公転かつ自転により偏心回転するいわゆるサイクロイド減速機にて構成される。磁気継手４４は、基準軸心Ｌ１周りで偏心回転する内側転動ギヤ６３を駆動側回転体、基準軸心Ｌ１周りで同軸回転する出力側回転体６５を従動側回転体として互いに磁気的に連結し、内側転動ギヤ６３の偏心回転の自転側の回転動作を受けて出力側回転体６５が連回りする。つまり、磁気継手４４は、従動側回転体に対して偏心回転する駆動側回転体でありながらも、両回転体間の駆動伝達を円滑に行うことができる。またこの場合、駆動側及び従動側の各回転体の寸法誤差や組付誤差等、これらに伴って生じ得る各回転体間の軸心ずれ等を吸収することができる。このように磁気継手４４との組合せに意義の大きい本実施形態の減速機構４３は高減速比でありながらコンパクトに構成可能なため、磁気継手４４の位相ずれΔθの検出に本実施形態の検出態様を適用して回転検出センサ等を不要としたことは、駆動装置３２や膨張弁装置３０の小型化に大いに貢献できる。

（３）磁気継手４４の駆動側回転体である内側転動ギヤ６３と、従動側回転体である出力側回転体６５との間は、本実施形態では閉塞板３４にて液密に仕切られている。つまり、電動モータ４２及び減速機構４３の内側空間６９（図３参照）と、冷媒に晒される回転体収容凹部３１ｆを含む空間とが連通しないように完全に仕切ることが可能なため、電動モータ４２内の電気系の保護はもとより、減速機構４３の冷媒による腐食からの保護等を図ることができる。また、その内側空間６９と駆動装置３２のハウジング４０内の収容空間４０ｂとが連通する構成では、制御回路基板４５及び温度圧力検出体４６等の電気系の保護も図ることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・減速機構４３がサイクロイド減速機にて構成されたモータ装置に適用したが、他の減速機構を用いるものであってもよい。なお、サイクロイド減速機よりなる減速機構４３と磁気継手４４とを組み合わせたことで、従動側回転体である出力側回転体６５とこれに対して偏心回転する駆動側回転体である内側転動ギヤ６３とを磁気的に連結するように磁気継手４４が構成されていた。これを他の減速機構等を用いることで、駆動側及び従動側の両回転体が同軸上で磁気的に連結する磁気継手を用いたモータ装置に適用してもよい。また、減速機構を用いないモータ装置に適用してもよい。

・磁気継手４４の駆動側回転体である内側転動ギヤ６３と従動側回転体である出力側回転体６５とを軸方向に対向させる態様としたが、一方側を円筒形状、他方側をその内側に収容配置する等して、径方向に対向させる態様としてもよい。

・電動モータ４２について、ステッピングモータにて構成したが、ブラシレスモータやブラシ付きモータ等、他の構成の電動モータにて構成してもよい。電動モータ２６についても同様に、ステッピングモータのみならず、ブラシレスモータやブラシ付きモータ等の電動モータにて構成してもよい。

・制御回路基板４５を自身の板面方向を水平方向に沿うように駆動装置３２内に配置したが、軸方向に沿った配置等、適宜変更してもよい。
・閉塞板３４に軸受５７を設けたが、軸受５７に相当する軸受を閉塞板３４とは別の場所に移設して、閉塞板３４をより単純な平板形状としてもよい。

・出力側回転体６５と弁体３３とを一体的に構成してもよい。この場合、弁体３３の軸方向動作を許容するために、出力側回転体６５についても軸方向に移動可能に支持する必要がある。このようにすれば、弁体３３にネジ機構を採用していることで、その構造上、弁体３３にがたつきが生じ得るところ、弁体３３と一体とした出力側回転体６５に磁気継手４４の吸引力が作用するため、弁体３３のがたつきを抑制することができる。

・車両の空気調和機に用いられる冷凍サイクル装置１０に適用したが、車両以外の空気調和機に用いられる冷凍サイクル装置の弁装置、冷凍サイクル装置以外に用いられる弁装置、更には弁装置以外のモータ装置に適用してもよい。

１０…冷凍サイクル装置、１３…冷媒循環回路、１８…膨張弁（弁）、３０…膨張弁装置（弁装置）、３１ｆ…回転体収容凹部（第２収容空間）、３２…駆動装置（モータ装置）、３４…閉塞板（仕切部材）、４２…電動モータ（モータ）、４３…減速機構、４４…磁気継手、４５…制御回路基板（制御装置）、６２…外側環状ギヤ、６３…内側転動ギヤ（駆動側回転体）、６５…出力側回転体（従動側回転体）、６９…内側空間（第１収容空間）、１０１…制御部（制御装置）、１０２…駆動部（制御装置）、１０３…電流検出部、Δθ…位相ずれ、Ｉｍ…駆動電流、Ｌ１…基準軸心（公転軸心）。

Claims (6)

1. 駆動電流（Ｉｍ）の供給に基づいて回転駆動するモータ（４２）と、
   前記モータ側の駆動側回転体（６３）と負荷側の従動側回転体（６５）とを非接触で磁気的連結し、前記モータ側から負荷側に駆動伝達する磁気継手（４４）と、
   前記モータに供給する前記駆動電流の検出に基づき、前記駆動電流を通じて前記モータの駆動制御を行う制御装置（４５，１０１，１０２）とを備えるモータ装置（３２）であって、
   前記制御装置は、前記駆動電流を検出する電流検出部（１０３）を含み、前記駆動電流と相関を有する前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との位相ずれ（Δθ）をも前記駆動電流から検出し、前記位相ずれの検出を含めた前記モータの駆動制御を行うように構成された、モータ装置。
2. 前記モータと前記磁気継手との間の駆動伝達経路上に減速機構（４３）を備え、
   前記減速機構は、外側環状ギヤ（６２）と、前記外側環状ギヤの内側に配置され、前記外側環状ギヤと噛み合った状態で前記モータの駆動による公転に伴って自転する内側転動ギヤ（６３）とを含み、
   前記磁気継手は、前記内側転動ギヤが前記駆動側回転体として機能するとともに、前記内側転動ギヤの公転軸心（Ｌ１）周りに回転可能に支持され、前記駆動側回転体と非接触で磁気的連結する出力側回転体（６５）が前記従動側回転体として機能するように構成された、請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間は、前記駆動側回転体を含む前記モータ側の第１収容空間（６９）と、前記従動側回転体を含む負荷側の第２収容空間（３１ｆ）とが互いに連通しないように仕切部材（３４）にて仕切られて構成された、請求項１又は２に記載のモータ装置。
4. 駆動電流（Ｉｍ）の供給に基づいて回転駆動するモータ（４２）と、前記モータ側の駆動側回転体（６３）と負荷側の従動側回転体（６５）とを非接触で磁気的連結し、前記モータ側から負荷側に駆動伝達する磁気継手（４４）とを含むモータ装置（３２）に対し、
   前記モータに供給する前記駆動電流の検出に基づき、前記駆動電流を通じて前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置（４５，１０１，１０２）であって、
   前記駆動電流を検出する電流検出部（１０３）を含み、前記駆動電流と相関を有する前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との位相ずれ（Δθ）をも前記駆動電流から検出し、前記位相ずれの検出を含めた前記モータの駆動制御を行うように構成された、モータ制御装置。
5. 駆動電流（Ｉｍ）の供給に基づいて回転駆動するモータ（４２）と、前記モータ側の駆動側回転体（６３）と負荷側の従動側回転体（６５）とを非接触で磁気的連結し、前記モータ側から負荷側に駆動伝達する磁気継手（４４）と、前記モータに供給する前記駆動電流の検出に基づき、前記駆動電流を通じて前記モータの駆動制御を行う制御装置（４５，１０１，１０２）とを備えるモータ装置（３２）と、
   冷凍サイクル装置（１０）の冷媒循環回路（１３）に設けられ、前記磁気継手を経て出力される駆動力に基づいて駆動される弁（１８）と
   を備え、前記制御装置による前記駆動電流を通じての前記モータの駆動制御にて前記弁の制御を行う弁装置（３０）であって、
   前記制御装置は、前記駆動電流を検出する電流検出部（１０３）を含み、前記駆動電流と相関を有する前記磁気継手の前記駆動側回転体と前記従動側回転体との位相ずれ（Δθ）をも前記駆動電流から検出し、前記位相ずれの検出を含めた前記モータの駆動制御を行うように構成された、弁装置。
6. 前記冷凍サイクル装置は、車両の空気調和機に搭載される冷凍サイクル装置である、請求項５に記載の弁装置。

Images